ISO 11783-3:2007
(Main)Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 3: Data link layer
Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 3: Data link layer
ISO 11783 as a whole specifies a serial data network for control and communications on forestry or agricultural tractors and mounted, semi-mounted, towed or self-propelled implements. Its purpose is to standardize the method and format of transfer of data between sensors, actuators, control elements, and information-storage and -display units, whether mounted on, or part of, the tractor or implement. It is intended to provide open system interconnect (OSI) for electronic systems used by agricultural and forestry equipment. ISO 11783-3:2007 describes the data link layer and the use of CAN extended data frames by the network.
Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande et de communication de données en série — Partie 3: Couche liaison de données
L'ISO 11783 dans son ensemble spécifie un réseau de données en série pour la commande et les communications sur les tracteurs forestiers ou agricoles et les équipements portés, semi-portés, traînés ou automoteurs. Elle vise à normaliser la méthode et le format du transfert de données entre capteurs, actionneurs, dispositifs de commande, unités de stockage et d'affichage de données, que ces éléments soient montés sur le tracteur ou l'instrument ou qu'ils fassent partie du tracteur ou de l'instrument. Elle fournit un système ouvert interconnecté (OSI, open system interconnect) pour les systèmes électroniques utilisés par les matériels agricoles et forestiers. L'ISO 11783-3:2007 décrit la couche liaison de données et l'utilisation, par le réseau, des trames CAN (controller area network) de données étendues.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11783-3
Second edition
2007-10-01
Tractors and machinery for agriculture
and forestry — Serial control and
communications data network —
Part 3:
Data link layer
Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande
et de communication de données en série —
Partie 3: Couche liaison de données
Reference number
ISO 11783-3:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 11783-3:2007(E)
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 General description . 1
5 Technical requirements . 2
5.1 Message frame format. 2
5.2 Protocol data unit (PDU) . 8
5.3 Protocol data unit (PDU) formats . 10
5.4 Message types . 13
5.5 Message priority . 20
5.6 Bus access . 20
5.7 Contention-based arbitration . 20
5.8 Error detection . 20
5.9 Assignment process for SA and PGN . 21
5.10 Transport protocol functions . 23
5.11 PDU processing requirements . 31
5.12 Application notes. 31
Annex A (informative) ISO 11783 PDU processing — Typical receive routine . 33
Annex B (informative) Transport protocol transfer sequences — Examples of connection mode
data transfer . 34
Annex C (informative) Communication mode examples. 40
Bibliography . 42
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ISO 11783-3:2007(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
ISO 11783-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 23, Tractors and machinery for agriculture and
forestry, Subcommittee SC 19, Agricultural electronics.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11783-3:1998), which has been technically
revised.
ISO 11783 consists of the following parts, under the general title Tractors and machinery for agriculture and
forestry — Serial control and communications data network:
⎯ Part 1: General standard for mobile data communication
⎯ Part 2: Physical layer
⎯ Part 3: Data link layer
⎯ Part 4: Network layer
⎯ Part 5: Network management
⎯ Part 6: Virtual terminal
⎯ Part 7: Implement messages application layer
⎯ Part 8: Power train messages
⎯ Part 9: Tractor ECU
⎯ Part 10: Task controller and management information system data interchange
⎯ Part 11: Mobile data element dictionary
⎯ Part 12: Diagnostics services
⎯ Part 13: File server
Sequence control is to form the subject of a future part 14.
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ISO 11783-3:2007(E)
Introduction
[1]
ISO 11783 specifies a communications system for agricultural equipment based on the CAN 2.0 B protocol.
1)
SAE J 1939 documents , on which parts of ISO 11783 are based, were developed jointly for use in truck and
bus applications and for construction and agriculture applications. Joint documents were completed to allow
electronic units that meet the truck and bus SAE J 1939 specifications to be used by agricultural and forestry
equipment with minimal changes. General information on ISO 11783 is to be found in ISO 11783-1.
The purpose of ISO 11783 is to provide an open, interconnected system for on-board electronic systems. It is
intended to enable electronic control units (ECUs) to communicate with each other, providing a standardized
system.
The International Organization for Standardization (ISO) draws attention to the fact that it is claimed that
compliance with this part of ISO 11783 may involve the use of a patent concerning the controller area network
(CAN) protocol referred to throughout the document.
ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent.
The holder of this patent has assured ISO that he is willing to negotiate licences under reasonable and
non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect, the statement of
the holder of this patent right is registered with ISO. Information may be obtained from:
Robert Bosch GmbH
Wernerstrasse 51
Postfach 30 02 20
D-70442 Stuttgart-Feuerbach
Germany
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 11783 may be the subject of
patent rights other than those identified above. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such
patent rights.
1) Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, USA.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11783-3:2007(E)
Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial
control and communications data network —
Part 3:
Data link layer
1 Scope
ISO 11783 as a whole specifies a serial data network for control and communications on forestry or
agricultural tractors and mounted, semi-mounted, towed or self-propelled implements. Its purpose is to
standardize the method and format of transfer of data between sensors, actuators, control elements, and
information-storage and -display units, whether mounted on, or part of, the tractor or implement. It is intended
to provide open system interconnect (OSI) for electronic systems used by agricultural and forestry equipment.
This part of ISO 11783 describes the data link layer and the use of CAN extended data frames by the network.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11783-1:2007, Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications
data network — Part 1: General standard for mobile data communication
ISO 11783-5, Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data
network — Part 5: Network management
ISO 11898-1, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 1: Data link layer and physical
signalling
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11783-1 apply.
4 General description
The data link layer enables the reliable transfer of data across the physical link. This consists of sending the
CAN data frame with the necessary synchronization, sequence control, error control and flow control. The flow
control is accomplished through a consistent message frame format.
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5 Technical requirements
5.1 Message frame format
5.1.1 General
The message frame format shall conform to the CAN requirements. The CAN specification referenced
throughout this part of ISO 11783 is specified in ISO 11898-1. When there are differences between the CAN
specification and this part of ISO 11783, then this part of ISO 11783 shall be the governing document.
The CAN document specifies, in an information-routing-related discussion, that controller addresses are not
used. While this is true for some applications of CAN it is not true for ISO 11783. The definition of the
ISO 11783 network requires that controller addressing be used to prevent multiple controllers from using the
same CAN identifier field. Many additional requirements exist in ISO 11783 that are not specified by CAN.
ISO 11898-1 specifies two message frame formats: base frame and extended frame.
ISO 11898-1 compatibility implies that messages of both formats can potentially be present on a single
network, by using certain bit coding which allows for the recognition of the different formats. Up to this point,
ISO 11783 also accommodates both message frame formats. However, ISO 11783 only defines a full strategy
for standardized communications using the extended frame format. All base frame format messages are for
proprietary use following the rules defined in this part of ISO 11783.
ISO 11783 controllers shall therefore use the extended frame format. Base frame format messages may
reside on the network, but only in accordance with this part of ISO 11783.
NOTE Base frame controllers do not respond to network management messages and are not able to support the
strategy for standardized communications.
The CAN data frame is parsed into different bit fields, as shown in Figure 1. The number and parsing of the
bits in the arbitration and control field differs between the CAN base and CAN extended frame messages.
CAN base frame messages, as shown in Figure 1 a), contain 11 identifier bits in the arbitration field, whereas
the arbitration field of CAN extended frame messages, as shown in Figure 1 b), contain 29 identifier bits.
ISO 11783 has further defined the identifier bits in the arbitration field of the CAN message frame formats.
These definitions are given in Table 1.
5.1.2 Message frame format according to ISO 11783 (ISO 11898-1 extended frame format)
The CAN extended frame message, illustrated by Figure 1, encompasses a single protocol data unit (PDU).
The PDU consists of seven predefined fields, assimilated from information provided by the application layer:
⎯ Priority;
⎯ Extended Data Page (EDP),
⎯ Data Page (DP);
⎯ PDU Format (PF),
⎯ PDU Specific (PS), which can be Destination Address (DA), Group Extension (GE) or proprietary;
⎯ Source Address (SA);
⎯ Data.
(See 5.2 for a detailed description of each field and 5.3 for PDU formats.)
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ISO 11783-3:2007(E)
a) CAN base frame format
b) CAN extended frame format
Figure 1 — CAN data frames
The fields are then packaged into one or more CAN data frames and sent over the physical media to other
network controllers. The layers of the OSI model that ISO 11783 supports are shown in Figure 2. It is possible
that some parameter group definitions require more than one CAN data frame in order to send their
information.
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Figure 2 — Application of OSI model according to ISO 11783
Table 1 shows the arbitration and control fields of the 29 bit identifier for CAN, 29 bit identifier for ISO 11783
and 11 bit identifier for CAN, and the use of the 11 bit identifier on an ISO 11783 network. A complete
definition for each of the bit field assignments according to ISO 11783 is given in 5.3. In ISO 11783, the CAN
data frame data field is described as Bytes 1 to 8. Byte 1’s MSB (most significant bit), Bit 8, is the first bit sent
closest to the data length code (DLC). Byte 8’s LSB (least significant bit), Bit 1, is the last of the data bits to be
sent and is closest to the cyclic redundancy check (CRC) field. See Figure 3.
NOTE Base frame controllers can use source addressing in their arbitration and control fields, but these addresses
are not used by ISO 11783 controllers.
When the extended data page (EDP) is equal to 1 and the data page (DP) is equal to 1, the CAN frame is
identified as an ISO 15765-3 formatted frame. ISO 15765-3 specifies diagnostics on CAN for road vehicles.
Therefore, the processing of this specific CAN frame format does not follow the definitions specified in
ISO 11783.
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Table 1 — Mapping of ISO 11783 into CAN arbitration and control fields
29 bit identifier 11 bit identifier
Bit number
b
CAN ISO 11783 CAN ISO 11783
a a
1 SOF SOF SOF SOF
2 ID28 P3 ID11 P3
3 ID27 P2 ID10 P2
4 ID26 P1 ID9 P1
a
5 ID25 EDP ID8 ID8
a
6 ID24 DP ID7 ID7
a
7 ID23 PF8 ID6 ID6
a
8 ID22 PF7 ID5 ID5
a
9 ID21 PF6 ID4 ID4
a
10 ID20 PF5 ID3 ID3
a
11 ID19 PF4 ID2 ID2
a
12 ID18 PF3 ID1 ID1
a a
13 SRR (r) SRR RTR (x) RTR (d)
a a
14 IDE (r) IDE IDE (d) IDE
a
15 ID17 PF2 R0 R0
16 ID16 PF1 DLC4 DLC4
17 ID15 PS8 DLC3 DLC3
18 ID14 PS7 DLC2 DLC2
19 ID13 PS6 DLC1 DLC1
20 ID12 PS5
21 ID11 PS4
22 ID10 PS3
23 ID9 PS2
24 ID8 PS1
25 ID7 SA8
26 ID6 SA7
27 ID5 SA6
28 ID4 SA5
29 ID3 SA4
30 ID2 SA3
31 ID1 SA2
32 ID0 SA1
a
33 RTR (x) RTR (d)
a
34 r1 r1
a
35 r0 r0
36 DLC4 DLC4
37 DLC3 DLC3
38 DLC2 DLC2
39 DLC1 DLC1
SOF Start of Frame bit EDP Extended Data Page according to ISO 11783
ID## Identifier bit number (#) SA# Source Address bit number (#) according to ISO 11783
SRR Substitute Remote Request DP Data Page according to ISO 11783
RTR Remote Transmission Request bit PF# PDU Format bit number (#) according to ISO 11783
IDE Identifier Extension bit PS# PDU Specific bit number (#) according to ISO 11783
r# CAN reserved bit number (#) (d) dominant bit
DLC# Data Length Code bit number (#) (r) recessive bit
P# Priority bit number (#) according to ISO 11783 (x) bit state dependent on message
a
CAN-defined bit, unchanged in ISO 11783.
b
Required format of proprietary 11 bit identifiers.
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Figure 3 — CAN data field
5.1.3 Parameter group numbers (PGN)
Whenever it is necessary to identify a parameter group in the data field of a CAN data frame, this is expressed
in 24 bits. The 24 bit value is sent least significant byte (LSB) first — see Table 2, also according to which the
most significant byte (MSB) is sent third and the middle byte second and the LSB first. The 24 it PGN is
determined from the following constituent components: 6 bits set to zero, Extended Data Page bit, Data Page
bit, PDU Format field (8 bits), and Group Extension field (8 bits).
The procedure for the bit fields to be converted to PGN is as follows. The six MSB of the PGN are set to zero.
Then the Extended Data Page bit, Data Page bit and PDU Format field are copied into the next 10 bits. If the
PF value is less than 240 (FO ) then the LSB of the PGN is set to zero. Otherwise, it is set to the value of the
16
GE field. See Table 2 for an illustration of the PGN, their corresponding bits and their conversion to a decimal
number.
17
NOTE Not all 131 072 combinations (2 ) are available to be assigned as PGN. Only a total of 8 672 combinations
are available for assignment (calculated as: 2 pages × [240 +(16 × 256)] = 8 672, using the conventions specified in this
part of 11783. See ISO 11783-1 for the latest PGN assignments.
6 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 11783-3:2007(E)
Table 2 — Parameter group number (PGN) examples
PGN constituent components PGN
PGN PGN (LSB)
PGN (MSB)
Byte 2 Byte 3 ISO-
Byte 1 Numbers of Cumulative
or
sent second sent first
sent third assignable numbers of
in CAN data in CAN data manufacturer-
Dec Hex
in CAN data frame 10 16 PGs PGs
assigned
frame frame
EDP DP PF PS
Bits
8–3
Bit 2 Bit 1 Bits 8–1 Bits 8–1
0 0 0 0 0 0 000000 ISO
16
239 239
0 0 0 238 0 60 928 00EE00
16
0 0 0 239 0 61 184 00EF00 1 240 MF
16
0 0 0 240 0 61 440 00F000 ISO
16
3 840
0 0 0 254 255 65 279 00FEFF 4 080
16
0 0 0 255 0 65 280 00FF00
16
256 MF
0 0 0 255 255 65 535 00FFFF 4 336
16
0 0 1 0 0 65 536 010000
16
0 0 1 238 0 126 464 01EE00 239 ISO
16
0 0 1 239 0 126 720 01EF00 240 4576 MF
16
0 0 1 240 0 126 976 01F000
16
4 096 ISO
0 0 1 255 255 131 071 01FFFF 8 672
16
5.1.4 ISO 11783 support of ISO 11898-1 base frame format messages
Controllers on the ISO 11783 network may support the CAN base frame (11 bit identifier) message format.
Though these are not compatible with the ISO 11783 message structure, to accommodate the co-existence of
the two formats, a minimum level of definition is given. This minimum definition allows controllers that use this
format to not interfere with other controllers. CAN base frame format messages are defined as being
proprietary. In reference to Table 1, the 11 bit identifier field is parsed as follows: the three most significant bits
are used as priority bits; the eight least significant bits identify the SA of the PDU. Priority bits are described in
5.2.2. The SA is defined in ISO 11783-1:2007, Annex B.
Incorrect bus arbitration can occur when two messages, one base frame and one extended frame, access the
bus at the same time. The source address (SA) is a higher relative priority in the base frame messages than in
the extended frame messages. The message with an 11 bit identifier (base frame) can have an SA indicating
a higher priority than that of the Extended Data Page bit, Data Page bit and PDU Format of the 29 bit identifier
(extended frame) message. The three priority bits should be used to achieve the correct bus arbitration.
IMPORTANT — ISO 11783 defines a full strategy for standardized communications using the extended
frame format. Hardware conforming to ISO 11898-1 shall not be used on the network, since these
versions of hardware do not allow the extended frame messages to be communicated.
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ISO 11783-3:2007(E)
5.2 Protocol data unit (PDU)
5.2.1 General
The applications and/or network layer provide a string of information that is assimilated into a protocol data
unit. The protocol data unit provides a framework for organizing the information that is essential to each CAN
data frame sent. The protocol data unit (PDU) of the ISO 11783 network shall consist of the seven fields listed
in 5.1.2 and specified below. These fields shall then be packaged into one or more CAN data frames and sent
over the physical media to other network controllers. There is only one PDU per CAN data frame.
NOTE Some PGN definitions require more than one CAN data frame for sending the corresponding data.
Certain of the CAN data frame fields are left out of the PDU definition because they are controlled entirely by
the CAN specification and are invisible to all of the OSI layers above the data link layer. These include the
SOF, SRR, IDE, RTR, CRC, ACK and EOF fields, and parts of the control field. They are defined by the CAN
protocol definition and remain unmodified by ISO 11783.
The PDU fields (see Figure 4) are specified in 5.2.2 to 5.2.8.
Figure 4 — PDU fields
5.2.2 Priority (P)
Priority bits are used to optimize message latency for transmission onto the bus only. They should be globally
masked off by the receiving controller (ignored). The priority of any message may be set from highest,
0 (000 ), to lowest, 7 (111 ). The default for all control oriented messages is 3 (011 ). The default for all other
2 2 2
informational, proprietary, request and NACK messages is 6 (110 ). This permits the priority to be raised or
2
lowered in the future as new PGN values are assigned and bus traffic changes. A recommended priority is
assigned to each PGN when it is added to the application layer standards. However, the priority field should
be reprogrammable to allow for network tuning by the manufacturers if the need arises.
5.2.3 Extended data page (EDP)
This bit is used in conjunction with the data page bit to determine the structure of the CAN identifier of the
CAN data frame. All ISO 11783 messages shall set the extended data page bit to ZERO on transmit. (See
Table 3 for the defined uses of the EDP and DP fields.) It is possible that future definitions will expand the
PDU Format field, defining new PDU formats, expanding the priority field, or increasing the address space.
5.2.4 Data page (DP)
The DP bit is used in conjunction with the EDP bit to determine the structure of the CAN identifier of the CAN
data frame. With the EDP set to 0, the DP bit selects between page 0 and page 1 of the PGN descriptions.
See Table 3.
Table 3 — Definition of extended data page (EDP) and data page (DP) use
EDP DP
Bit 25 Bit 24
Description
CAN ID Bit 25 CAN ID Bit 24
0 0 ISO 11783 page 0 PGN
0 1 ISO 11783 page 1 PGN
1 0 ISO 11783 reserved
1 1 ISO 15765-3 defined PGN
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ISO 11783-3:2007(E)
NOTE The EDP and DP of the CAN 29 bit identifier being set to “11” identifies it as an ISO 15765-3 message. This
means that the rest of the CAN identifier is not set up as specified by ISO 11783; CAN frames following this format are not
described in ISO 11783.
5.2.5 PDU Format (PF)
PF is an 8 bit field that determines the PDU format and is one of the fields used to determine the PGN
assigned to the CAN data field. PGN are used to identify or label commands, data, some requests,
acknowledgements and negative acknowledgements, as well as for identifying or labelling information that
requires one or more CAN data frames to communicate the information. If there is more information than can
fit in eight data bytes, a multi-packet message is required to be sent. If there are eight or less data bytes, then
a single CAN data frame is used. A PGN can represent one or more parameters, where a parameter is a
piece of data such as engine rotations per minute. Even though a PGN label can be used for one parameter, it
is recommended that multiple parameters be grouped so that all 8 B of the data field are used.
NOTE B is the symbol for the unit byte, according to IEC 60027-2.
The definition of two proprietary PGN allows both PDU1 and PDU2 formats to be used. The interpretation of
the proprietary information varies between manufacturers.
EXAMPLE Even though two different engines can use the same source address, it is probable that one
manufacturer’s proprietary communications will be different from another’s.
5.2.6 PDU Specific (PS)
The PS field is an 8 bit field whose definition depends on its PDU format, which determines whether it will be a
DA or GE field. See Table 4.
Table 4 — Definition of PDU Specific (PS) field
PDU format PF PS
PDU1 0–239 Destination Address (DA)
PDU2 240–255 Group Extension (GE)
The DA field defines the specific address to which the message is being sent. Any other controller should
ignore this message. The global destination address (255) requires all controllers to listen and respond
accordingly as message recipients.
The GE field, in conjunction with the four least significant bits of the PF field, provides for 4 096 parameter
groups per data page. These are only available using the GE format PDU (PDU2).
NOTE When the four most significant bits of the PDU format field are set it indicates that the PS field is a GE field.
In addition, 240 parameter groups are provided in each data page for use only in the destination-specific
format PDU (PDU1 format). In total, 8 672 parameter groups are available to be defined using the two data
pages currently available.
This total is calculated as follows: [240 + (16 × 256)] × 2 = 8 672, with 240 representing the number of PDU
format field values available per data page (i.e. PDU1 format, PS field = DA), 16 the number of PDU format
values per GE value (i.e. PDU2 format only), 256 the number of possible GE values (i.e. PDU2 format only),
and 2 the number of data page states (both PDU formats).
See also 5.3.
5.2.7 Source Address (SA)
The SA field is 8 bits long. There shall only be one controller on the network with a given source address.
© ISO 2007 – All rights reserved 9
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ISO 11783-3:2007(E)
NOTE For address management and allocation, and procedures to prevent duplication of SA, see ISO 11783-5.
5.2.8 Data field
5.2.8.1 Data from 0 to 8 B
When eight or less bytes of data are required for expressing a given parameter group, then all eight data
bytes of the CAN data frame may be used. It is recommended that 8 B be allocated or reserved for all PGN
assignments likely to expand in the future. This provides a means of adding parameters easily and avoiding
incompatibility with previous revisions that only define part of the data field. Once the number of bytes of data
associated with a PGN is specified it cannot be changed (and cannot become multi-packet either, unless
originally defined as such). The CAN data length code (DLC) is set to the defined parameter group “data
length” value when it is 8 B or less; otherwise, when the PG data length is 9 or greater, the CAN DLC is set to
8. For example, the REQUEST PGN, 59 904, has a PG data length of 3, so the CAN DLC is set to 3. An
individual group function (se
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11783-3
Deuxième édition
2007-10-01
Tracteurs et matériels agricoles et
forestiers — Réseaux de commande et de
communication de données en série —
Partie 3:
Couche liaison de données
Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and
communications data network —
Part 3: Data link layer
Numéro de référence
ISO 11783-3:2007(F)
©
ISO 2007
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ISO 11783-3:2007(F)
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Version française parue en 2009
Publié en Suisse
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ISO 11783-3:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Description générale . 1
5 Exigences techniques . 2
5.1 Format de la trame de message . 2
5.2 Unité de données de protocole (PDU) . 8
5.3 Formats des unités de données de protocole (PDU). 11
5.4 Types de messages. 13
5.5 Priorité des messages. 22
5.6 Accès au bus. 22
5.7 Arbitrage des conflits d'accès. 22
5.8 Détection d'erreurs . 22
5.9 Processus d'affectation des SA et des PGN. 22
5.10 Fonctions de protocole de transport. 25
5.11 Exigences de traitement des PDU. 34
5.12 Notes relatives à l'application . 34
Annexe A (informative) Traitement des PDU conformément à l'ISO 11783 — Sous-programme
type de réception . 36
Annexe B (informative) Séquences de transfert du protocole de transport — Exemples de
transfert de données en mode connexion . 37
Annexe C (informative) Exemples de modes de communication . 43
Bibliographie . 45
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ISO 11783-3:2007(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'ISO 11783-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 23, Tracteurs et matériels agricoles et forestiers,
sous-comité SC 19, Électronique en agriculture.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11783-3:1998), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 11783 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Tracteurs et machines agricoles
et forestiers — Réseaux de commande et de communication de données en série:
⎯ Partie 1: Système normalisé général pour les communications de données avec les équipements mobiles
⎯ Partie 2: Couche physique
⎯ Partie 3: Couche liaison de données
⎯ Partie 4: Couche réseau
⎯ Partie 5: Gestion du réseau
⎯ Partie 6: Terminal virtuel
⎯ Partie 7: Couche d'application de base
⎯ Partie 8: Messages de gestion de la transmission (boîte de vitesses)
⎯ Partie 9: Unité de commande électronique du tracteur
⎯ Partie 10: Contrôleur de tâches et échange de données des systèmes d'information sur la gestion
⎯ Partie 11: Dictionnaire de données d'éléments mobiles
⎯ Partie 12: Services de diagnostic
⎯ Partie 13: Serveur de fichiers
Le contrôle de séquence fera l’objet d’une future Partie 14.
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ISO 11783-3:2007(F)
Introduction
L'ISO 11783 spécifie un système de communication destiné aux matériels agricoles fondé sur le protocole
[1] 1)
CAN 2.0 B . Les documents SAE J 1939 , sur lesquels certaines parties de l'ISO 11783 sont fondées, ont
été élaborés conjointement pour une utilisation dans des applications de camions et de bus, ainsi que pour
des applications de construction et d'agriculture. Des documents communs ont été élaborés pour permettre
l'utilisation, par des matériels agricoles et forestiers, d'unités électroniques conformes aux spécifications
SAE J 1939 relatives aux camions et aux bus, avec des modifications mineures. Les informations d'ordre
général concernant l'ISO 11783 se trouvent dans l'ISO 11783-1.
L'objectif de l'ISO 11783 est de proposer un système ouvert pour les systèmes électroniques embarqués
interconnectés. Elle vise à permettre la communication entre unités de commande électroniques (UCE) en
proposant un système normalisé.
L'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) attire l'attention sur le fait qu'il est déclaré que la
conformité avec les dispositions du présent document peut impliquer l'utilisation d'un brevet intéressant le
protocole CAN (controller area network) auquel il est fait référence dans le présent document.
L'ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à la portée de ces droits de propriété.
Le détenteur de ces droits de propriété a donné l'assurance à l'ISO qu'il consent à négocier des licences avec
des demandeurs du monde entier, à des termes et conditions raisonnables et non discriminatoires. À ce
propos, la déclaration du détenteur des droits de propriété est enregistrée à l'ISO. Des informations peuvent
être demandées à:
Robert Bosch GmbH
Wernerstrasse 51
Postfach 30 02 20
D-70442 Stuttgart-Feuerbach
Allemagne
L'attention est d'autre part attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire
l'objet de droits de propriété autres que ceux qui ont été mentionnés ci-dessus. L'ISO ne saurait être tenue
pour responsable de l'identification de ces droits de propriété en tout ou partie.
1) Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA, USA.
© ISO 2007 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 11783-3:2007(F)
Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de
commande et de communication de données en série —
Partie 3:
Couche liaison de données
1 Domaine d'application
L'ISO 11783 dans son ensemble spécifie un réseau de données en série pour la commande et les
communications sur les tracteurs forestiers ou agricoles et les équipements portés, semi-portés, traînés ou
automoteurs. Elle vise à normaliser la méthode et le format du transfert de données entre capteurs,
actionneurs, dispositifs de commande, unités de stockage et d'affichage de données, que ces éléments soient
montés sur le tracteur ou l'instrument ou qu'ils fassent partie du tracteur ou de l'instrument. Elle fournit un
système ouvert interconnecté (OSI, open system interconnect) pour les systèmes électroniques utilisés par
les matériels agricoles et forestiers. La présente partie de l'ISO 11783 décrit la couche liaison de données et
l'utilisation, par le réseau, des trames CAN (controller area network) de données étendues.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11783-1:2007, Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande et de
communication de données en série — Partie 1: Système normalisé général pour les communications de
données avec les équipements mobiles
ISO 11783-5, Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande et de communication de
données en série — Partie 5: Gestion du réseau
ISO 11898-1, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 1: Couche
liaison de données et signalisation physique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 11783-1 s'appliquent.
4 Description générale
La couche liaison de données assure le transfert fiable de données par la liaison physique. Cela consiste à
émettre la trame de données CAN avec la synchronisation, le contrôle de séquence, le contrôle d'erreur et le
contrôle de flux nécessaires. Le contrôle de flux est accompli par un format cohérent de la trame de message.
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ISO 11783-3:2007(F)
5 Exigences techniques
5.1 Format de la trame de message
5.1.1 Généralités
Le format de la trame du message doit être conforme aux exigences CAN. La spécification CAN à laquelle il
est fait référence dans la présente partie de l'ISO 11783 est donnée dans l'ISO 11898-1. Lorsqu'il existe des
différences entre la spécification CAN et la présente partie de l'ISO 11783, cette dernière doit constituer le
document directeur.
Le document CAN spécifie, dans une discussion relative à l'acheminement de l'information, que les adresses
des contrôleurs ne sont pas utilisées. Bien que cela soit vrai pour certaines applications du CAN, cela n'est
pas vrai pour l'ISO 11783. La définition du réseau selon l'ISO 11783 exige qu'un adressage des contrôleurs
soit utilisé pour éviter que plusieurs contrôleurs utilisent le même champ d'identificateur CAN. Plusieurs autres
exigences spécifiées dans l'ISO 11783 ne le sont pas par le CAN.
L'ISO 11898-1 spécifie deux formats de trame de message, la trame standard et la trame étendue. La
compatibilité ISO 11898-1 implique que des messages des deux formats puissent être potentiellement
présents sur un seul réseau, en utilisant des codages binaires permettant de reconnaître les différents formats.
À cet égard, l'ISO 11783 offre également des possibilités d'adaptation aux deux formats de trame de message
mais elle ne définit une stratégie complète que pour les communications normalisées utilisant le format de
trame étendue. Tous les messages à format de trame standard sont destinés à une utilisation exclusive selon
les règles définies dans la présente partie de l'ISO 11783.
En conséquence, les contrôleurs conformes à l'ISO 11783 doivent utiliser le format de trame étendue. Les
messages à format de trame standard peuvent demeurer sur le réseau, mais uniquement conformément à la
présente partie de l'ISO 11783.
NOTE Les contrôleurs de trame standard ne répondent pas aux messages de gestion du réseau et ne sont pas en
mesure de prendre en charge la stratégie pour des communications normalisées.
La trame de données CAN est répartie en différents champs binaires, comme illustré à la Figure 1. Le nombre
et la répartition des bits dans les champs d'arbitrage et de contrôle diffèrent entre les messages à trame CAN
standard et les messages à trame CAN étendue. Les messages à trame CAN standard, illustrés à la
Figure 1 a), contiennent 11 bits identificateurs dans le champ d'arbitrage, alors que les messages à trame
CAN étendue, illustrés à la Figure 1 b), contiennent 29 bits identificateurs dans le champ d'arbitrage.
L'ISO 11783 a complété la définition des bits identificateurs dans le champ d'arbitrage des formats de trame
de message CAN. Ces définitions sont données dans le Tableau 1.
5.1.2 Format de trame de message conforme à l'ISO 11783 (format de trame étendue ISO 11898-1)
Le message à trame CAN étendue, illustré à la Figure 1, contient une seule unité de données de protocole
(PDU, protocol data unit). Les PDU sont composées de sept champs prédéfinis remplis à l'aide des
informations fournies par la couche application:
⎯ priorité;
⎯ page de données étendue (EDP, extended data page);
⎯ page de données (DP, data page);
⎯ format PDU (PF, PDU format);
⎯ spécifique PDU (PS, PDU specific), qui peut être une adresse de destination (DA, destination address),
une extension de groupe (GE, group extension) ou une exclusivité;
⎯ adresse source (SA, source address);
⎯ données.
(Voir 5.2 pour une description détaillée de chaque champ, et 5.3 pour les formats PDU).
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ISO 11783-3:2007(F)
a) Format à trame CAN standard
b) Format à trame CAN étendue
Figure 1 — Trames de données CAN
Ces champs sont ensuite regroupés dans une ou plusieurs trames de données CAN et transmis sur le
support physique à d'autres contrôleurs du réseau. Les couches du modèle OSI que l'ISO 11783 prend en
charge sont illustrées à la Figure 2. Il est possible que certaines définitions de groupes de paramètres
nécessitent plusieurs trames de données CAN pour transmettre leurs informations.
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ISO 11783-3:2007(F)
Figure 2 — Application du modèle OSI conformément à l'ISO 11783
Le Tableau 1 indique les champs d'arbitrage et de contrôle de l'identificateur à 29 bits pour CAN, de
l'identificateur à 29 bits pour l'ISO 11783, de l'identificateur à 11 bits pour CAN et de l'identificateur à 11 bits
pour un réseau ISO 11783. Une définition complète de chacune des affectations de champs de bits
conformes à l'ISO 11783 est donnée en 5.3. Dans l'ISO 11783, le champ de trame de données CAN se
compose des octets 1 à 8. Le bit le plus significatif de l'octet 1 (bit 8) est le premier bit transmis le plus proche
du code de longueur de données (DLC, data length code). Le bit le moins significatif de l'octet 8 (bit 1) est le
dernier des bits de données transmis et est le plus proche du champ de contrôle de redondance cyclique
(CRC, cyclic redundancy check). Voir Figure 3.
NOTE Les contrôleurs de trame standard peuvent utiliser dans leurs champs d'arbitrage et de contrôle un adressage
source, mais ces adresses ne sont pas utilisées par les contrôleurs de réseau ISO 11783.
Lorsque l'EDP et la DP sont égales à 1, la trame CAN est identifiée comme une trame au format ISO 15765-3.
L'ISO 15765-3 spécifie les diagnostics sur le réseau CAN pour les véhicules routiers. Par conséquent, le
traitement de ce format de trame CAN particulier ne correspond pas aux définitions spécifiées dans
l'ISO 11783.
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ISO 11783-3:2007(F)
Tableau 1 — Correspondance entre l'ISO 11783 et les champs d'arbitrage et de contrôle CAN
Identificateurs à 29 bits Identificateurs à 11 bits
Bit n°
b
CAN ISO 11783 CAN ISO 11783
a a
1 SOF SOF SOF SOF
2 ID28 P3 ID11 P3
3 ID27 P2 ID10 P2
4 ID26 P1 ID9 P1
a
5 ID25 EDP ID8 ID8
a
6 ID24 DP ID7 ID7
a
7 ID23 PF8 ID6 ID6
a
8 ID22 PF7 ID5 ID5
a
9 ID21 PF6 ID4 ID4
a
10 ID20 PF5 ID3 ID3
a
11 ID19 PF4 ID2 ID2
a
12 ID18 PF3 ID1 ID1
a a
13 SRR (r) SRR RTR (x) RTR (d)
a a
14 IDE (r) IDE IDE (d) IDE
a
15 ID17 PF2 R0 R0
16 ID16 PF1 DLC4 DLC4
17 ID15 PS8 DLC3 DLC3
18 ID14 PS7 DLC2 DLC2
19 ID13 PS6 DLC1 DLC1
20 ID12 PS5
21 ID11 PS4
22 ID10 PS3
23 ID9 PS2
24 ID8 PS1
25 ID7 SA8
26 ID6 SA7
27 ID5 SA6
28 ID4 SA5
29 ID3 SA4
30 ID2 SA3
31 ID1 SA2
32 ID0 SA1
a
33 RTR (x) RTR (d)
a
34 r1 r1
a
35 r0 r0
36 DLC4 DLC4
37 DLC3 DLC3
38 DLC2 DLC2
39 DLC1 DLC1
SOF Bit de début de la trame EDP Page de données étendue, conforme à l'ISO 11783
ID## Identificateur du bit n° # SA# Bit d'adresse source n° #, conforme à l'ISO 11783
SRR Demande à distance de remplacement DP Page de données, conforme à l'ISO 11783
RTR Bit de demande de télétransmission PF# Bit de format PDU n° #, conforme à l'ISO 11783
IDE Bit d'extension d'identificateur PS# Bit spécifique PDU n° #, conforme à l'ISO 11783
r# Bit réservé CAN n° # (d) Bit dominant
DLC# Bit de code de longueur de données, n° # (r) Bit récessif
P# Bit de priorité n° #, conforme à l'ISO 11783, (x) État binaire dépendant du message
a
Bit défini dans CAN, inchangé dans l'ISO 11783.
b
Format requis pour identificateurs d'exclusivité à 11 bits.
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ISO 11783-3:2007(F)
Figure 3 — Champ de données CAN
5.1.3 Numéro de groupe de paramètres (PGN, parameter group numbers)
Chaque fois qu'il est nécessaire d'identifier un groupe de paramètres dans le champ de données d'une trame
de données CAN, il est exprimé en 24 bits. La valeur de 24 bits est transmise avec l'octet le moins significatif
en premier [voir le Tableau 2, qui indique que l'octet le plus significatif (MSB, most significant byte) est
transmis en troisième, l'octet médian en second et l'octet le moins significatif (LSB, least significant byte) en
premier]. Le PGN à 24 bits est déterminé à l'aide des composants suivants: 6 bits mis à zéro, bit de page de
données étendue, bit de page de données, champ de format PDU (8 bits) et champ d'extension de groupe
(8 bits).
La procédure de conversion des champs de bits en PGN est la suivante. Les six bits les plus significatifs du
PGN sont mis à zéro. Puis le bit de page de données étendue, le bit de page de données et le champ de
format PDU sont copiés dans les 10 bits suivants. Si la valeur du format PDU est inférieure à 240 (FO ),
16
l'octet le moins significatif du PGN est mis à zéro. Sinon, il est mis à la valeur du champ d'extension de
groupe (GE). Se reporter au Tableau 2 pour une illustration des PGN, de leurs bits correspondants et de leur
conversion en un nombre décimal.
17
NOTE Les 131 072 combinaisons (2 ) ne peuvent pas toutes être affectées comme PGN. Seules 8 672
combinaisons sont disponibles pour l'affectation (calculées de la manière suivante: 2 pages × [240 + (16 × 256)] = 8 672,
en appliquant les conventions spécifiées dans la présente partie de l'ISO 11783. Voir l'ISO 11783-1 pour les dernières
affectations de PGN.
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ISO 11783-3:2007(F)
Tableau 2 — Exemples de numéros de groupes de paramètres (PGN)
Composants du PGN PGN
PGN (MSB) PGN PGN (LSB)
Octet 1 Octet 2 Octet 3
Affecté par ISO
Transmis en Transmis en Transmis en
Nombre de Nombre de
ou constructeur
troisième dans la second dans la premier dans la
PG affectables PG cumulés
Dec Hex
10 16 (MF, manufacturer)
trame de données trame de trame de
CAN données CAN données CAN
EDP DP PF PS
Bits
8–3
Bit 2 Bit 1 Bits 8–1 Bits 8–1
0 0 0 0 0 0 000000 ISO
16
239 239
0 0 0 238 0 60 928 00EE00
16
0 0 0 239 0 61 184 00EF00 1 240 MF
16
0 0 0 240 0 61 440 00F000 ISO
16
3 840
0 0 0 254 255 65 279 00FEFF 4 080
16
0 0 0 255 0 65 280 00FF00
16
256 MF
0 0 0 255 255 65 535 00FFFF 4 336
16
0 0 1 0 0 65 536 010000
16
0 0 1 238 0 126 464 01EE00 239 ISO
16
0 0 1 239 0 126 720 01EF00 240 4 576 MF
16
0 0 1 240 0 126 976 01F000
16
4 096 ISO
0 0 1 255 255 131 071 01FFFF 8 672
16
5.1.4 Prise en charge par l'ISO 11783 de messages à format de trame standard ISO 11898-1
Il est reconnu que les contrôleurs du réseau ISO 11783 peuvent prendre en charge un format de message à
trame CAN standard (identificateur à 11 bits). Bien que ce format ne soit pas compatible avec la structure de
message conforme à l'ISO 11783, un niveau minimal de définition est donné pour s'adapter à la coexistence
des deux formats. Cette définition minimale permet aux contrôleurs qui utilisent ce format de ne pas interférer
avec d'autres contrôleurs. Les messages à format de trame CAN standard sont définis comme étant exclusifs.
En se reportant au Tableau 1, le champ de l'identificateur à 11 bits est analysé de la manière suivante: les
trois bits les plus significatifs sont utilisés comme des bits de priorité, et les huit bits les moins significatifs
identifient la SA de la PDU. Les bits de priorité sont décrits en 5.2.2. La SA est définie dans l'Annexe B de
l'ISO 11783-1:2007.
Un arbitrage incorrect des accès au bus peut se produire lorsque deux messages, un à trame standard et
l'autre à trame étendue, accèdent simultanément au bus. La SA a une priorité relative plus élevée dans les
messages à trame standard que dans les messages à trame étendue. Le message contenant l'identificateur à
11 bits (trame standard) peut avoir une SA indiquant une priorité plus élevée que le bit de page de données
étendue, le bit de page de données ou le format PDU du message à identificateur à 29 bits (trame étendue). Il
convient d'utiliser les trois bits de priorité pour obtenir un arbitrage correct des accès au bus.
IMPORTANT — L'ISO 11783 définit une stratégie complète pour les communications normalisées
utilisant le format à trame étendue. Le matériel conforme à l'ISO 11898-1 ne doit pas être utilisé dans
le réseau, ces versions de matériel ne permettant pas la transmission de messages à trame étendue.
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ISO 11783-3:2007(F)
5.2 Unité de données de protocole (PDU)
5.2.1 Généralités
Les applications et/ou la couche réseau fournissent une chaîne d'informations qui est assimilée dans une
PDU. La PDU fournit un cadre permettant d'organiser les informations et servant de clé à chaque trame de
données CAN émise. La PDU du réseau ISO 11783 doit être composée des sept champs répertoriés en 5.1.2
et spécifiés ci-dessous. Ces champs doivent être ensuite regroupés dans une ou plusieurs trames de
données CAN et transmis sur le support physique à d'autres contrôleurs du réseau. Il n'y a qu'une PDU par
trame de données CAN.
NOTE Certaines définitions de PGN nécessitent plusieurs trames de données CAN pour transmettre les données
correspondantes.
Certains champs de la trame de données CAN ont été exclus de la définition de la PDU, parce qu'ils sont
entièrement contrôlés par la spécification CAN et sont invisibles par toutes les couches OSI situées
au-dessus de la couche liaison de données. Ils comprennent les champs SOF (début de la trame, start of
frame), SRR (demande à distance de remplacement, substitute remote request), IDE (extension
d'identificateur, identifier extension), RTR (demande de télétransmission, remote transmission request), CRC
(contrôle de redondance cyclique, cyclic redundancy check), ACK (accusé de réception, acknowledgement) et
EOF (fin de la trame, end of frame) et des parties du champ de contrôle. Ces champs sont déterminés par la
définition du protocole CAN et n'ont pas été modifiés par l'ISO 11783.
Les champs de la PDU (voir Figure 4) sont spécifiés de 5.2.2 à 5.2.8.
Figure 4 — Champs de la PDU
5.2.2 Priorité (P)
Les bits de priorité sont utilisés pour optimiser le temps de latence du message pour une transmission sur bus
uniquement. Il convient qu'ils soient globalement masqués (ignorés) par le récepteur. La priorité d'un
message peut être fixée de la priorité la plus élevée, 0 (000 ), à la plus faible, 7 (111 ). La valeur par défaut
2 2
pour tous les messages orientés contrôle est 3 (011 ). La valeur par défaut pour tous les autres messages,
2
informatifs, d'exclusivité, de demande d'accès et de NACK (negative acknowledgement, accusé de réception
négatif), est 6 (110 ). Cela permet d'augmenter ou d'abaisser ultérieurement la priorité, au fur et à mesure
2
que de nouvelles valeurs de PGN sont affectées et que le trafic du bus varie. Une priorité recommandée est
affectée à chaque PGN lorsqu'il est ajouté aux documents de la couche application. Il convient toutefois que
le champ «priorité» soit reprogrammable de telle sorte que l'accord du réseau puisse, si nécessaire, être
effectué par le constructeur.
5.2.3 Page de données étendue (EDP, extended data page)
Ce bit est utilisé conjointement au bit de page de données, pour déterminer la structure de l'identificateur CAN
de la trame de données CAN. Tous les messages ISO 11783 doivent mettre le bit de page de données
étendue à ZÉRO au moment de la transmission. (Voir le Tableau 3 qui indique les utilisations définies des
champs EDP et DP). Les définitions ultérieures pourraient éventuellement comprendre l'extension du champ
de format PDU, la définition de nouveaux formats PDU, l'extension du champ de priorité ou l'augmentation de
l'espace adresse.
8 © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 11783-3:2007(F)
5.2.4 Page de données (DP, data page)
Le bit DP est utilisé conjointement au bit EDP pour déterminer la structure de l'identificateur CAN de la trame
de données CAN. Le bit EDP étant mis à 0, le bit DP sélectionne la page 0 ou la page 1 des descriptions du
PGN. Voir le Tableau 3.
Tableau 3 — Définition pour l'utilisation de la page de données étendue (EDP)
et de la page de données (DP)
EDP DP
Bit 25 Bit 24
Description
ID 25 bits CAN ID 24 bits CAN
0 0 PGN page 0 selon l'ISO 11783
0 1 PGN page 1 selon l'ISO 11783
1 0 réservé ISO 11783
1 1 PGN définis selon l'ISO 15765-3
NOTE Les bits EDP et DP de l'identificateur à 29 bits CAN sont mis à «11» ce qui permet de l'identifier comme un
message conforme à l'ISO 15765-3. Ceci signifie que le reste de l'identificateur CAN n'est pas fixé comme le spécifi
...
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